KR20110103892A

KR20110103892A - 보링 헤드

Info

Publication number: KR20110103892A
Application number: KR1020110022964A
Authority: KR
Inventors: 루돌프 스타델만; 랄프 스타델만; 코틀리에브 아브더할텐
Original assignee: 하인쯔 카이저 아게
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2011-09-21
Also published as: TWI554346B; US20110222979A1; JP5455953B2; EA201170341A1; CN102189280A; EA020495B1; CH702834A1; TW201206592A; KR101707017B1; JP5711804B2; JP2014012339A; US8747034B2; EP2366477B1; JP2011189504A; CN102189280B; EP2366477A1

Abstract

보링 헤드는 180°만큼 서로 오프셋되어 배치된 2개의 커터 홀더(3, 4; 22, 23)가 체결되는 툴 몸체(2, 38)를 포함한다. 커터 홀더(3, 4; 22, 23)는 커터(5)를 반경방향으로 조절하기 위해 슬라이딩가능한 방식으로 클램핑 표면(11, 26) 상에 설치된다. 클램핑 표면(11, 26)은 하나의 커터 홀더(3, 4; 22, 23)를 위한 제1 부분 클램핑 표면(11a, 26a) 및 나머지 다른 하나의 커터 홀더(3, 4; 22, 23)를 위한 제2 부분 클램핑 표면(11b, 26b)을 포함한다. 이들 2개의 부분 클램핑 표면(11a, 11b; 26a, 26b)은 축방향을 따라 소정의 크기만큼 오프셋되어 있다. 2개의 커터 홀더(3, 4; 22, 23)는 이 크기에 따라 커터(5)에 대해 상이한 높이를 가지며, 또한 임의로 제1 부분 클램핑 표면(11a, 26a) 또는 제2 부분 클램핑 표면(11b, 26b)에 체결되어, 반경방향으로 조절될 수 있다. 보링 헤드는 종래의 황삭 작업을 가능하게 하고, 특히 안정적이면서, 저비용으로 제조될 수 있다.

Description

보링 헤드{BORING HEAD}

본 발명은 공구 몸통부, 상기 공구 몸통부에 분리가능하게 체결되고, 180°만큼 서로 오프셋되어 배치되며, 커터를 반경방향으로 조절하기 위해 슬라이딩가능한 방식으로 클램핑 표면 상에 장착되는 2개의 커터 홀더(cutter holders), 클램핑 표면에 대해 움직이지 못하도록 커터 홀더를 고정시키기 위한 고정 수단, 및 커터 홀더를 반경방향으로 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 보링 헤드에 관한 것이다.

종래 기술에서는 오래 전부터 이러한 유형의 보링 헤드가 공지되어 왔다. 여기서는, 예컨대 EP-B-0 990 477, CH 627 676 및 CH 611 190에 대한 참조가 이루어진다. 그러한 이중 커터의 보링 헤드는 보어의 황삭 가공에 특히 적합하다. 단일 커터의 툴에 비해, 서로 180°만큼 오프셋되어 배치된 2개의 커터는 이송 속도를 두배로 할 수 있다. 이론상으로는, 3가지 유형의 황삭 작업이 가능하다. 2중 오프셋 황삭 가공 중에는, 2개의 커터가 축방향 및 반경방향으로 오프셋된다. 회전 대칭 황삭 가공 중에는, 2개의 커터가 축방향으로도 반경방향으로도 오프셋되지 않는다. 풀 프로파일 황삭 가공(full profile roughing) 중에는, 2개의 커터의 직경이 상당히 오프셋된다. 황삭 가공을 위하여, 그러한 보링 헤드에 대해 특히 고안정성 요건이 부과된다. 따라서, 개별적으로 축방향 및 반경방향으로 조절될 수 있는 커터 홀더는 토크 전달을 위해 툴 몸체 상에 특히 안정된 방식으로 지지되어야 한다. 커터를 축방향으로 오프셋하기 위하여, 지금까지는 대응하는 중간부 또는 조절 나사가 사용되었다. 그러나, 그러한 중간부 또는 조절 나사는 보링 헤드를 덜 안정적이게 만드는데, 이는 황삭 작업에 특히 바람직하지 못하다.

본 발명의 목적은, 상기 황삭 작업을 수행할 수 있음에도 불구하고 매우 안정적이며 저비용으로 제조할 수 있는, 서두에서 언급된 유형의 보링 헤드를 제공하는데 있다.

상기 목적은, 클램핑 표면이 하나의 커터 홀더를 위한 제1 부분 클램핑 표면 및 나머지 다른 하나의 커터 홀더를 위한 제2 부분 클램핑 표면을 포함하고, 이들 두 부분 클램핑 표면이 축방향을 따라 소정의 크기만큼 오프셋되어 있으며, 이 크기에 따라 2개의 커터 홀더가 커터에 대해 상이한 높이를 가지며, 2개의 커터 홀더가 임의로 제1 부분 클램핑 표면 또는 제2 부분 클램핑 표면에 체결되어 반경방향으로 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 문제의 유형의 보링 헤드에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 보링 헤드는 추가 부품을 사용하지 않고도 상기 황삭 작업을 위해 사용될 수 있다. 회전 대칭 황삭 가공에서 2중 오프셋 황삭 가공에 걸쳐 보링 헤드를 바꾸기 위해서는, 단지 2개의 커터 홀더가 서로 교환되어야 한다. 또한, 본 발명에 따른 보링 헤드에서는 툴 몸체와 커터 홀더 사이에 톱니가 형성되는 것이 필수적이다. 그러한 톱니는 그 자체로 종래 기술, 예컨대 CH 611 190로부터 공지되어 있다. 그러나, 지금까지는 커터의 축방향 오프셋에 따른 황삭 가공이 그러한 톱니에 의해 가능하지 않았다. 그러나, 본 발명은 2개의 커터 홀더가 긴 브릿지형 툴 몸체 상에 배치된 보링 헤드로서 특히 간단한 방식으로 달성된다. 브릿지형 보링 헤드가 종래 기술, 예컨대 CH 2009-262307에 개시되었다. 그러나, 이 보링 헤드로 2중 오프셋 황삭 가공을 하기에는 불가능하다.

또 다른 바람직한 특징이 종속청구항, 이하의 상세한 설명 및 참조 도면으로부터 명확히 이해될 수 있다.

이하에서는, 참조 도면을 참조로 하여 본 발명의 전형적인 실시예를 더 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 보링 헤드의 입체도를 나타낸다.
도 2는 2개의 커터 홀더가 대칭 황삭 가공(symmetrical roughing)을 위해 배치되어 있는 도 1에 따른 보링 헤드의 측면도를 나타낸다.
도 3은 2개의 커터 홀더가 축방향 오프셋 황삭(axially offset roughing)을 위해 배치되어 있는 도 2에 따른 도면을 나타낸다.
도 4는 개별 부품들을 그래픽적 이유로 분해된 배열로 나타내고 있는 본 발명에 따른 보링 헤드의 입체도를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 변형예에 따른 톱니 시스템이 상이한 2개의 커터 홀더의 측면도를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 클램핑 표면의 톱니 시스템이 상이한 툴 홀더(tool holder)의 측면도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 보링 헤드의 일 변형예의 입체도를 나타낸다.
도 10은 도 9에 따른 보링 헤드의 측면도를 나타낸다.
도 11은 개별 부품들이 그래픽적 이유로 분해된 배열로 도시되어 있는 도 9에 따른 보링 헤드의 입체도를 나타낸다.
도 12는 중간 부품들의 단면을 나타내고 있는 도 10에 따른 도면을 나타낸다.

도 1에 도시되는 보링 헤드(boring head)는 툴 몸체(2)를 포함하며, 상기 툴 몸체(2)의 아래쪽에는 보링 헤드(1)를 자체 공지된 방식으로 구동 장치에 체결시킬 수 있는 체결용 페그(fastening peg)(8)가 장착되어 있다. 체결용 페그(8)를 횡방향으로 관통하는 볼트(9)가 회전 방지용 잠금 장치의 역할을 한다. 2개의 커터 홀더(3, 4)는 반경방향으로 변위가능한 방식으로 툴 몸체(2) 상에 장착된다. 각각 축방향으로 단부면(17)을 넘어 돌출된 절삭 인서트(cutting insert)(5)가 체결 나사(6)에 의해 각각 2개의 커터 홀더(3, 4)에 체결된다. 절삭 인서트(5)는 인덱서블 인서트(indexable inserts)로 구성될 수 있다.

2개의 커터 홀더(3, 4)는 각각 고정 나사(clamping screw)(7)에 의해 툴 몸체(2)에 체결된다. 고정 나사(7)는 각각 긴 구멍(18)을 통과하여, 툴 몸체(2) 내의 나사 구멍(tapped hole)(본 도면에서는 도시되지 않음) 안으로 각각 삽입된다. 만일, 고정 나사(7)가 해체되면, 2개의 커터 홀더(3, 4)는 긴 구멍(18)이 고정 나사를 허용할 정도까지 서로 독립적으로 각각 반경방향으로 이동될 수 있다. 의도된 위치는 각각 멈추개(stop)에 의해 정해지며, 이 멈추개는 도 4에 따르면 각각의 경우 조절 나사(setting screw)(15)로 이루어진다. 이들 조절 나사(15)는 180°로 회전된 위치에 있는 각각의 홀더(16)에 설치된다. 대응하는 리세스부(본 도면에서는 도시되지 않음)가 이들 조절 나사(15) 및 홀더(16)를 위해 커터 홀더(3, 4)의 밑면에 형성되어 있다. 2개의 커터 홀더(3, 4)는 톱니(100)에 의해 툴 몸체(2)에 연결된다. 이 톱니는 툴 몸체(2)의 클램핑 표면(11)의 톱니 시스템(12) 및 2개의 커터 홀더(3, 4)의 톱니 시스템(13)을 포함한다. 톱니 시스템(12, 13)은 서로 대응하도록 구성되어, 서로 대응되게 맞물린다.

클램핑 표면(11)의 톱니 시스템(12)은, 반원형 구조를 이루고 축방향으로 서로 오프셋되어 있는, 2개의 부분 클램핑 표면(11a, 11b)을 포함한다. 도 5 내지 도 8에서는, 이 축방향 오프셋이 그래픽적 이유로 크게 표시되어 있다. 실제로, 이 오프셋 정도는 실질적으로 작은데, 예를 들면 0.2㎜이다. 따라서, 도 8에 따르면, 각각 툴 몸체의 클램핑 표면(19)에서 부분 클램핑 표면(11a, 11b)까지의 거리를 나타내는 2개의 높이(h1, h2)가 제공된다. 높이(h1)는, 예를 들면 28.1㎜이고, 높이(h2)는 28.3㎜이다. 도 6에 따르면, 2개의 커터 홀더(3, 4)는 축방향으로 상이한 높이를 갖는다. 이들 높이는 h3 및 h4로 표시된다. 본 도면에서도, 높이(h3)와 높이(h4) 차는 크게 표시되어 있으며, 예컨대 0.2㎜이다. 본 도면에서, 높이(h3)는 20.4㎜이고, 높이(h4)는 20.2㎜이다. 따라서, 높이(h1)와 높이(h2) 차는 높이(h3)와 높이(h4) 차와 동일하다. 각각의 경우의 높이(h3, h4)는 톱니 시스템(13)과 절삭 인서트(5)의 절삭 에지 사이의 거리를 나타낸다.

도 5 및 도 7에 도시된 보링 헤드(1')는 단지 클램핑 표면(11)의 구성 또는 2개의 부분 클램핑 표면(11a', 11b')의 구성 및 2개의 커터 홀더(3', 4')의 톱니 시스템(13')의 구성에 대해서만 보링 헤드(1)와 상이하다. 볼 수 있는 바와 같이, 툴 홀더(tool holder)(2')에 형성된 톱니 시스템(12')은 단면이 직사각형이고, 톱니 시스템(13')과 대응하도록 구성된다. 이 보링 헤드(1')에도 상기 축방향 높이차가 제공된다. 따라서, 톱니 시스템은 상이하게 구성될 수 있다.

상기 높이차를 제외하고, 커터 홀더(3, 4 또는 3', 4')는 동일한 구성으로 되어 있다. 따라서, 이들 커터 홀더는 서로 교환될 수 있다. 상기 높이차 때문에, 절삭 인서트(5)는 도 2에 따르면 회전 대칭 방식으로 배치되거나, 도 3에 따르면 적어도 축방향 오프셋 방식으로 배치된다. 도 3에 따른 배치를 보면, 커터 홀더(3)의 커터(5)는 높이(H1)에 배치되고, 커터 홀더(4)의 절삭 인서트(5)는 높이(H2)에 배치된다. 여기서, 높이차는 부분 클램핑 표면(11a, 11b) 사이의 높이차와 2개의 커터 홀더(3, 4) 사이의 높이차의 합이다. 그러므로, 도시된 예에서, 이 높이차는 0.4㎜이다. 마찬가지로, 도 5 및 도 7에 따른 보링 헤드의 경우에도 같다. 2개의 절삭 인서트(5)의 절삭 에지는 또한 여기에 적합하다.

도 2에 따른 보링 헤드(1)에 의해 회전 대칭 황삭 가공이 가능하다. 이 회전 대칭 황삭 가공은 평균 재료 허용차를 비교적 작게, 예를 들면 최종 직경의 10%로 기계 가공하는데 특히 적합하다. 여기서, 절삭 속도를 높이면, 이송 속도가 커질 수 있다. 또한 여기서는, 반경방향으로 비교적 큰 각도로 오프셋되어 있는 커터 배치에 따라, "풀 프로파일 황삭 가공(full profile roughing)"이 가능해진다.

도 3에 따른 커터 배치에 의해, 오프셋, 특히 2중 오프셋 황삭 가공이 가능하다. 대체로, 여기서의 절삭 인서트(5)는 직경과 높이가 오프셋되어 있거나, 축방향으로 오프셋되어 있다. 이는 특히 이송 속도의 절반값으로 재료 허용차를 두배로 만드는 기계 가공 및 우수한 클램핑 제어를 가능하게 한다. 여기서, 재료 허용차는, 예를 들면 최종 직경의 20%이다. 도 2 및 도 3에 도시된 두 설정예 사이에서 보링 헤드(1)를 서로 바꾸기 위해서는, 단지 툴 홀더(2)에서 고정 나사(7)를 빼고, 2개의 커터 홀더(3, 4)를 서로 교환한 다음, 2개의 고정 나사(7)를 다시 삽입하여 조일 필요가 있다. 톱니(10)는 안정성인 면에서는 바람직하지만, 필수적인 것은 아니다. 따라서, 톱니(10)는 평면으로 대체될 수도 있다.

도 9에 도시되는 보링 헤드(20)는 큰 직경, 예를 들면 200㎜ 내지 600㎜의 직경을 가공하는데 적합하다. 또, 상술한 유형의 황삭 가공에도 적합하다. 보링 헤드(20)는 긴 브릿지 베이스부(elongated bridge base)(21)를 포함하며, 이 브릿지 베이스부(21) 상에 2개의 중간부(27, 28)가 고정된다. 2개의 중간부(27, 28)는 체결 나사(33)에 의해 브릿지 베이스부(21)의 상면(37)에 고정된다. 이러한 목적으로, 체결 나사(33) 및 브릿지 베이스부(21)의 나사 구멍(36)이 형성되어 있다. 또한, 브릿지 베이스부(21)의 구멍(35)에 맞물리는 핀(본 도면에는 도시되지 않음)이 중간부(27, 28)의 밑면에 형성되어 있다. 나사 구멍(36) 및 구멍(35)은 여러 직경 위치를 위해 그리드(grid)를 형성하는 식으로 배치된다. 도 9에 따르면, 2개의 중간부(27, 28)는 실질적으로 서로 간 또는 서로 이격된 공간 없이 배치될 수 있어서, 큰 직경이 가공될 수 있다. 상기 핀은 또한 큰 직경에서 충분한 안정성을 가능하게 한다. 브릿지 베이스부(21) 및 2개의 중간부(27, 28)는 툴 몸체를 형성한다.

2개의 중간부(27, 28)의 상부에는 각각 홈(29)과 홈(30)이 형성되어 있고, 이 홈들은 서로 정렬되며, 커터 홀더(22, 23)를 각각 설치하도록 되어 있다. 조절 나사(32)가 커터 홀더(22, 23)용 반경방향 멈추개로서 홈(29)과 홈(30) 각각의 내부에 배치된다. 이들 커터 홀더(22, 23) 각각은 고정 나사(24)가 삽입될 수 있는 2개의 긴 구멍(25)을 포함하며, 상기 고정 나사(24)는 중간부(27, 28) 각각에 커터 홀더(22)와 커터 홀더(23)를 고정시키기 위해 나사 구멍(31)에 나사체결될 수 있다. 만일, 고정 나사(24)가 해체되면, 2개의 커터 홀더(22, 23)는 각각 긴 구멍(25)에 부합되게 서로 독립적으로 반경방향으로 조절될 수 있다. 의도된 위치는 조절 나사(32)에 의해 정해진다.

특히 도 12에서 보여지는 바와 같이, 중간부(27, 28)는 각각 부분 클램핑 표면(26a)과 부분 클램핑 표면(26b)을 포함하며, 이들 부분 클램핑 표면(26a, 26b) 각각에 맞닿아 커터 홀더(22)나 커터 홀더(23)가 고정될 수 있다. 도 12에 따르면, 이들 부분 클램핑 표면(26a, 26b)은 브릿지 베이스부(21)의 상면(37)을 기준으로 상이한 높이를 갖는다. 따라서, 부분 클램핑 표면(26a)은 높이(h1)를 갖고, 부분 클램핑 표면(26b)은 높이(h2)를 갖는다. 이러한 경우에도, 높이차는 0.2㎜이다. 도 12를 보면, 이 높이차는 그래픽적 이유로 크게 표시되어 있다. 도시된 전형적인 실시예에서는, 높이(h1)는 15.6㎜이며, 높이(h2)는 16㎜이다.

2개의 커터 홀더(22, 23)도 상이한 높이를 갖는다. 따라서, 도 12에 도시된 높이(h3)는 34㎜이며, 높이(h4)는 34.4㎜이다. 그러므로, 도 10에 따른 배치에 대응하는 도 12에 도시된 배치를 보면, 커터 홀더(23)의 커터는 커터 홀더(22)의 커터(5)로부터 0.8㎜만큼 오프셋된다. 만일, 2개의 커터 홀더(22, 23)가 서로 교환되면, 상기 축방향 오프셋은 0이 된다. 그러므로, 이 커터 배치에 의해, 회전 대칭 황삭 가공 또는 풀 프로파일 황삭 가공이 가능하다. 다른 한편으로는, 도 10 및 도 12에 따른 커터 배치에 의해, 오프셋 황삭 가공이 가능하다. 이러한 경우에, 커터는 반경방향으로 오프셋될 수도 있다. 따라서, 보링 헤드(20) 또한 상술한 유형의 황삭 가공을 가능하게 한다. 여기서도 마찬가지로, 커터 배치가 매우 간단하게 바뀔 수 있다. 비교적 큰 직경에서 조차도, 높은 안정성이 보장된다. 보링 헤드(20)는 자체 공지된 방식으로 구동 장치에 체결될 수 있다. 이를 위해, 브릿지 베이스부(21)를 관통하는 3개의 체결 나사(34)가 형성된다.

1 보링 헤드 2 툴 몸체
3 커터 홀더 4 커터 홀더
5 절삭 인서트 6 체결 나사
7 고정 나사 8 체결용 페그(fastening peg)
9 볼트 10 톱니
11 클램핑 표면 11a 부분 클램핑 표면
11b 부분 클램핑 표면 12 톱니 시스템
13 톱니 시스템 14 구멍
15 조절 나사 16 홀더
17 단부면 18 긴 구멍
19 클램핑 표면 20 보링 헤드
21 브릿지 베이스부(bridge) 22 커터 홀더
23 커터 홀더 24 고정 나사
25 긴 구멍 26 클램핑 표면
26a 부분 클램핑 표면 26b 부분 클램핑 표면
27 중간부 28 중간부
29 홈 30 홈
31 구멍 32 조절 나사
33 체결 나사 34 체결 나사
35 구멍 36 나사 구멍(tapped hole)
37 상면 38 툴 몸체

Claims

툴 몸체(2, 38),
상기 툴 몸체(2, 38)에 탈착가능하게 체결되고, 180°만큼 서로 오프셋되어 배치되며, 커터(5)를 반경방향으로 조절하기 위해 슬라이딩식으로 클램핑 표면(11, 26) 상에 설치되는, 2개의 커터 홀더(3, 4; 22, 23),
상기 클램핑 표면(11, 26)에 맞닿아 상기 커터 홀더(3, 4; 22, 23)를 고정시키기 위한 고정 수단(7, 24), 및
상기 커터 홀더(3, 4; 22, 23)를 반경방향으로 조절하기 위한 조절 수단(15, 32)
을 포함하고,
상기 클램핑 표면(11, 26)은 하나의 상기 커터 홀더(3, 4; 22, 23)를 위한 제1 부분 클램핑 표면(11a, 26a) 및 나머지 다른 하나의 상기 커터 홀더(3, 4; 22, 23)를 위한 제2 부분 클램핑 표면(11b, 26b)을 포함하며,
상기 제1 부분 클램핑 표면(11a, 26a) 및 상기 제2 부분 클램핑 표면(11b, 26b)은 축방향을 따라 소정의 크기만큼 오프셋되어 있고,
상기 2개의 커터 홀더(3, 4; 22, 23)는 상기 크기에 따라 상기 커터(5)에 대해 상이한 높이를 가지며,
상기 2개의 커터 홀더(3, 4; 22, 23)는 임의로 상기 제1 부분 클램핑 표면(11a, 26a) 또는 상기 제2 부분 클램핑 표면(11b, 26b)에 체결되어, 반경방향으로 조절될 수 있는,
보링 헤드.
제1항에 있어서,
상기 툴 몸체(2)는 실질적으로 회전 형태로 구성되며, 상기 제1 부분 클램핑 표면(11a) 및 상기 제2 부분 클램핑 표면(11b)은 실질적으로 반원형 구조로 되어 있는, 보링 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 2개의 커터 홀더(3, 4)는 상기 툴 몸체(2) 상에 형성된 톱니(10)에 의해 반경방향으로 이동가능한 방식으로 각각 안내되는, 보링 헤드.
제3항에 있어서,
상기 톱니(10)는 서로 평행하게 연장된 홈 및 리브(ribs)를 포함한, 보링 헤드.
제1항에 있어서,
상기 툴 몸체(38)는 기다란 구조로 되어 있는, 보링 헤드.
제5항에 있어서,
상기 2개의 커터 홀더(22, 23)는 각각 기다란 구조로 되어 있으며, 홈(29, 30) 내에서 반경방향으로 이동가능한 방식으로 안내되는, 보링 헤드.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 툴 몸체(2)는 상기 2개의 커터 홀더(22, 23) 각각이 반경방향으로 이동가능한 방식으로 안내되는 2개의 중간부(27, 28)를 포함한, 보링 헤드.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 2개의 중간부(27, 28)는 미리 결정된 그리드에 따른 상기 툴 몸체(2) 상의 여러 반경방향 위치에 체결되는, 보링 헤드.
제8항에 있어서,
상기 툴 몸체(2)는 상기 그리드에 따른 다수의 구멍(35, 36)를 포함한, 보링 헤드.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중간부(27, 28)는 각각 상기 제1 부분 클램핑 표면(26a)과 상기 제2 부분 클램핑 표면(26b)을 포함하며, 상기 제1 부분 클램핑 표면(26a) 및 상기 제2 부분 클램핑 표면(26b)은 상기 툴 몸체의 부분(21)의 표면(37)을 기준으로 상이한 높이를 가진, 보링 헤드.